[发明专利]具有高温持久低各向异性的成形件、成形方法及成形粉末

说明书

本发明的一个目的在于提供一种用于增材制造具有高温持久低各向异性成形件的成形粉末，能够成形具有高温持久低各向异性的成形件。本发明的另一个目的在于提供一种具有高温持久低各向异性成形件的成形方法。本发明的又一个目的在于提供一种具有高温持久低各向异性的成形件。为实现前述一个目的的成形粉末，以质量百分比计，由以下化学成分组成：0.03%≤C≤0.09%、20.50%≤Cr≤23.00%、0.50≤Co≤2.50%、8.00%≤Mo≤10.00%、0.20%≤W≤1.00%、17.00%≤Fe≤20.00%、0%B0.002%、0%≤Mn≤1.00%、0.0375%≤Si≤0.15%、0%≤O≤0.02%、0%≤N≤0.015%、余量的Ni以及不可避免的杂质；其中，0.2≤C/Si≤1.0。

技术领域

本发明涉及增材制造领域，尤其涉及一种具有高温持久低各向异性的成形件、成形方法及成形粉末。

背景技术

镍基高温合金在航空航天领域应用广泛，合金主要成为为Ni、Co、Cr、W等元素，在高温环境中拥有较强的抗氧化能力和耐腐蚀性。增材制造（Additive Manufacturing）技术被预测为可能引发“第三次工业革命”的关键技术之一，相比于传统加工工艺，具有材料利用率高、设计自由度高、成形精度高、表面质量好等多重优势。根据原材料的送给形式不同，增材制造可分为基于粉末床和材料同步送进两种形式，其中粉末床式增材制造的主要技术原理为：将待加工的零件三维数字模型进行逐层分割，输入到成形设备中；将基板固定在成形平台上，并进行调平，利用铺粉机构（通常为刮板或粉辊）进行单层铺粉，利用一束或多束激光/电子束，对铺放好的单层粉末进行选区熔化，实现由点到线，由线到面的成形过程；待一层成形完后成形平台下降一定高度，进行下一层铺粉及选区熔化成形，最终实现了由面到体的成形过程，由此获得最终零件，特别适合于航空航天等高附加值行业。

由于增材制造技术成形过程依靠熔池的移动实现由点到线、由线到面、由面到体。由于这一特殊的过程，导致了在不同方向上成形材料的显微组织具有不同特征，进而导致了力学性能的各向异性。各向异性是增材制造工艺显著特征。

当零件对于受力方向不存在显著的方向性时（即受力方向为各向同性），则希望零件材料的各向异性越小越好，避免强度较弱的方向限制零件整体的强度和寿命。特别是在利用增材制造成形具有异形复杂薄壁结构零件时，零件不同位置相对于基板具有复杂的空间取向，零件在实际服役条件下往往会受到复杂的载荷作用。如果各向异性显著存在于具有复杂结构的零件当中，会导致力学性能在不同结构位置的差异增大，进而导致了服役寿命受到限制，且零件设计和考核验证难度也大幅增加。因此，降低增材制造制件的力学性能各向异性对于提升增材制造工艺的工程化应用水平具有重要的意义。

其中，高温持久性能是镍基高温合金最基础最为重要的性能之一，如何降低零件高温持久性能的各向异性也成为目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于增材制造具有高温持久低各向异性成形件的成形粉末，能够成形具有高温持久低各向异性的成形件。

本发明的另一个目的在于提供一种具有高温持久低各向异性成形件的成形方法，采用前述成形粉末进行成形。

本发明的又一个目的在于提供一种具有高温持久低各向异性的成形件，采用前述成形方法进行成形。

为实现前述一个目的的用于增材制造具有高温持久低各向异性成形件的成形粉末，以质量百分比计，由以下化学成分组成：

0.03%≤C≤0.09%、20.50%≤Cr≤23.00 %、0.50≤Co≤2.50 %、8.00 %≤Mo≤10.00 %、0.20 %≤W≤1.00 %、17.00 %≤Fe≤20.00 %、0 %B0.002 %、0 %≤Mn≤1.00%、0.0375 %≤Si≤0.15%、0 %≤O≤0.02%、0 %≤N≤0.015 %、余量的Ni以及不可避免的杂质；